DE69203118T2

DE69203118T2 - Industriell anwendbarer Sauger insbesondere für Wiederaufbereitungsanlagen von bestrahlten Kernbrennstoffen.

Info

Publication number: DE69203118T2
Application number: DE1992603118
Authority: DE
Inventors: Philippe F-84000 Avignon Bonny; Jean Claude F-13320 Bouc Bel Air Ciccariello
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2012-03-06
Also published as: FR2673523B1; FR2673523A1; EP0504013B1; EP0504013A1; DE69203118D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die Reinigung bestimmter Räumlichkeiten, speziell in menschenfeindlichen Umgebungen. Der hauptsächliche Einsatz der Erfindung ist die regelmäßige Reinigung von Zellen mit hoher Radioaktivität in den Kernkraftanlagen.
In der Nuklearindustrie ist unter den zahlreichen regelmäßigen Unterhalts- und Instandhaltungsoperationen der Räumlichkeiten die Reinigung von Zellen mit hoher Radioaktivität unerläßlich. Die Anlagen umfassen nämlich Zellen mit großem Volumen, in deren Innern eine verseuchte Atmosphäre herrscht. Dies ist der Fall bei Zellen, in denen sich große Abfälle und Staub von wiederverwertbaren Materialien befinden, die später wiederaufbereitet werden durch chemische Lösungen.

STAND DER TECHNIK

Die Reinigung dieser Art von Zellen erfolgt gegenwärtig mittels fest angebrachter Telemanipulatoren. Die verwendeten Werkzeuge sind eine Schaufel und ein Besen, angepaßt an Greifzangen des Telemanipulators.
Man versteht, daß diese Arbeitsweise etwas schwierig und von begrenzter Wirksamkeit ist. Ziel der Erfindung ist es, einen Sauger zu verwenden, der diese Reinigung mit Hilfe des Telemanipulators ausführen kann.
Die industriellen Sauger weisen eine Konzeption auf, die die Kritizität des Ortes hinsichtlich der Radioaktivität nicht berücksichtigen, d.h. den Zustand des Milieus bzw. der Atmosphäre mit Sitz einer Kernkettenreaktion (réaction nucléaire en chaine), die einen effektiven Multiplikationsfaktor gleich einer Einheit hat. Es müssen nämlich bestimmte Abmessungen und gewisse Formen vermieden werden, um die Entstehung einer Kernkettenreaktion zu vermeiden, je nach dem, welche Bestandteile der Materialien und Partikel sich in der angesaugten Atmosphäre befinden.
Außerdem erfordern die Instandhaltung und die Reparatur des Saugers den menschlichen Einsatz. Die Erfindung sieht infolgedessen vor, einen Sauger herzustellen, der vollkommen an den Telemanipulator angepaßt ist.
Die Erfindung ist im Hauptanspruch enthalten, dessen Oberbegriff bekannt ist durch das Dokument US-A-4 944 780.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Hauptgegenstand der Erfindung ist also ein industriell anwendbarer Sauger, eine von der zu reinigenden Atmosphäre durchströmte Leitung definierend, nacheinander umfassend:
- ein Ansaugrohr;
- wenigstens ein quer zu der Leitung angeordnetes Filter, um einen Teil der in der angesaugten Atmosphäre in Schwebe gehaltenen Teilchen zurückzuhalten; und
- einen Motor, der einen Rotor mit Blättern bzw. Flügeln antreibt, um die Atmosphäre in die Leitung zu saugen.
Erfindungsgemäß befinden sich der Motor und der Flügelrotor im ersten, sogenannten oberen Teil, in bezug auf den übrigen Sauger demontierbar dank erster Befestigungseinrichtungen, die durch den Telemanipulator entriegelbar sind, um den Sauger variierbar bzw. modulfähig zu machen und seinen Unterhalt und seine Instandhaltung durch den Telemanipulator zu ermöglichen. Es ist nämlich infolge einer Störung häufig nötig, den Filter zu wechseln oder den Motor zu reparieren. Man sieht einen unteren Teil vor, befestigt unterhalb des Mittelteils durch zweite, mittels des Telemanipulators entriegelbare Befestigungseinrichtungen. Die ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen werden jeweils mit Hilfe folgender Elemente ausgeführt:
- drei unverlierbare Schraubenbolzen, befestigt an einem der beiden durch Annäherung zusammenzubauenden Teile;
- einen Flansch an jedem der Enden der zu befestigenden Teile, wobei der Flansch sich an dem Ende ohne unverlierbare Schraubenbolzen befindet, mit einer Klemmfläche, die geneigt ist in bezug auf die Annäherungsrichtung der beiden zusammenzubauenden Teile, um die Verriegelung und die Entriegelung der Befestigungseinrichtungen mit Hilfe des Telemanipulators zu erleichtern.
Bei der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Saugers umfaßt dieser letztere einen zentralen Teil, in dem das Ansaugrohr mündet, in dem der Filter angeordnet ist und an dem der obere Teil befestigt ist. In diesem Fall wird der Sauger durch drei leicht demontierbare Teile gebildet.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist der zentrale Teil mit einer Venturidüse in der Leitung versehen, stromabwärts vom Ansaugrohr und stromaufwärts vom Filter.
Um die festen Abfälle zu sammeln ist es vorteilhaft, eine Behälter zu verwenden, der im unteren Teil angeordnet ist und in den die großen Abfälle durch Schwerkraft fallen.
Im Rahmen der Anwendung zur Reinigung von Zellen, die verstrahlte Produkte und Staubpartikel enthalten, ist das erste Fiter vorzugsweise ein durch "PORAL" hergestelltes Filter aus nichtoxidierbarem Stahl.
In diesem Fall wird der Sauger vorteilhafterweise vervollständigt durch ein zweites Filter des Typs mit sehr großer Effizienz, angeordnet am Ausgang des Saugers, um die relativ gereinigte Atmosphäre wieder auszustoßen.
Weiters haben bei dieser Anwendung die verschiedenen Sektionen der Leitung Abmessungen und Durchmesser, die die Kritizitätsnormen respektieren, die für die ein bestimmtes radioaktives Element enthaltenden Staubpartikel und Abfälle gültig sind.
Insbesondere ist der erfindungsgemäße Sauger bestimmt für die Wiederaufbereitung bestrahlter bzw. abgebrannter, Plutonium enthaltender Kernbrennstoffe; die Kritizitätsnormen entsprechen dann denen für Plutionum.

LISTE DER FIGUREN

In der nachfolgenden Beschreibung wird als nichteinschränkendes Beispiel eine Ausführung der Erfindung vorgestellt, bezogen auf die drei beigefügten Figuren:
- Figur 1 zeigt als Vorderansicht den erfindungsgemäßen Sauger in aufrechter Stellung;
- Figur 2 zeigt eine der Figur 1 entsprechende Draufsicht; und
- Figur 3 zeigt - im Schnitt - den Einsatz des erfindungsgemäßen Saugers mit Hilfe eines Telemanipulators.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Figur 1 stellt in Partialsschnitten oder Fantomzeichnungen den erfindungsgemäßen Sauger dar. Er umgrenzt global eine Leitung, durch deren erstes Ende die zu reinigende Luft angesaugt wird und durch deren zweites Ende die Luft wiederausgestoßen wird in das zu reinigende Volumen. Diese Leitung wird hauptsächlich gebildet durch ein Ansaugrohr, von dem nur das zweite Ende 1 dargestellt ist, befestigt an einem Stutzen 21 des Saugergehäuses. Diese Leitung verlängert sich im Innern des Zylinders, der die globale Form des Saugers bildet. Dieser letztere umfaßt selbstverständlich ein Hauptfilter 26, angeordnet im Innern des Saugers, stromabwärts vom Ansaugrohr. Die Strömung der zu reinigenden Atmosphäre wird durch eine Antriebseinheit 15 gewährleistet, die einen Motor und einen Flügelrotor umfaßt.
Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Saugers ist derart, daß die Antriebseinheit 15 leicht demontierbar ist. Sie besteht tatsächlich aus drei Hauptteilen: einem oberen Teil 10, auf einen mittleren Teil 20 montiert, der seinerseits selbst auf einen unteren Teil 30 montiert ist. Mit dem Zweck, das Filter 26 leicht austauschen zu können und eventuelle Reparaturen am Antriebsblock 15 ausführen zu können, sind diese Elemente demontierbar aneinander befestigt. Der Antriebsblock 15 befindet sich über dem oberen Teil 10. So ist es mit einem Handhabungsgriff 17 möglich, diese Einheit vom übrigen Sauger zu entfernen, um die Instandhaltung dieser wichtigen Elemente durchzuführen.
Außerdem wird die Verbindung von diesem oberen Teil 10 mit dem übrigen Sauger, im vorliegenden Fall dem mittlere Teil 20, bewirkt durch erste Befestigungseinrichtungen, entriegelbar durch einen Telemanipulator. Mit anderen Worten müssen diese Befestigungseinrichtungen leicht zugänglich sein für den Kopf eines maschinellen Schraubers 3 zum Fest- oder Losschrauben der Befestigungsschrauben oder -muttern. Wie das Befestigungssystem zwischen dem mittleren Teil 20 und dem unteren Teil 30 des Saugers zeigt, ist es vorteilhaft, zum Befestigen einen Schraubenbolzen 11 zu verwenden, dessen Gewindestange schräg nach außen gerichtet ist. Üblicherweise, wenn man zwei Teile zusammenbauen und mittels eines Schraube-Mutter-Systems zusammenhalten will, ist dieses letztere generell parallel zu der Annäherungsrichtung der beiden Teile ausgerichtet. Im Falle der vorliegenden Erfindung hingegen besitzen die Befestigungseinrichtungen eine schräge Auflagefläche, die weiter unten detailliert beschrieben wird.
Das Hauptfilter 26 ist am Oberteil 10 befestigt, befindet sich aber innerhalb des Zylinders, der den Mittelteil 20 bildet. Im unteren Teil dieses Mittelteils mündet durch eine Öffung 23 der Stutzen 21, der das Ansaugrohr trägt. Auf derselben Höhe, im Innern des Mittelteils, befindet sich eine Venturidüse 25 zum Beschleunigen der Geschwindigkeit der angesaugten Atmosphäre und um sie auf das Hauptfilter 26 zu lenken und darum herum.
Bei der bevorzugten Anwendung des Saugers zur Reinigung von Wiederaufbereitungszellen für abgebrannte Kernbrennstoffe ist das Hauptfilter 26 vorzugsweise ein Filter des Typs wie diejenigen, die die Firma "PORAL" herstellt, aus nichtoxidierbarem Stahl und mit Plutonium imprägniert. Außerdem kann es chemisch behandelt sein. Der nichtoxidierbare Stahl wird vorzugsweise verwendet, um dieses Hauptfilter 26 zu bilden.
Der Unterteil 30 umfaßt hauptsächlich einen Behälter 31, der sich genau unter dem Eintrittsloch 23 der angesaugten Luft befindet. Daher fallen die großen, durch die Ansaugung mitgeschleppten Abfälle durch Schwerkraft in den Behälter 31. Dieses Hinunterfallen wird begünstigt durch die Tatsache, daß die Venturidüse 25 etwas unterhalb des Eintrittslochs 23 angebracht ist. Nachdem die großen Abfälle von den Staubpartikeln getrennt sind, können diese letzteren zurückgehalten werden durch das Hauptfilter 26, wenn sie durch die Antriebseinheit 15 in eine Aufwärtsbewegung versetzt werden.
Man stellt fest, daß es in diesem Fall vorteilhaft ist, ein zweites Filter 16 eines Typs mit sehr hoher Effizienz zu verwenden, angeordnet am Ausgang der durch den Sauger gebildeten Leitung, stromabwärts von der Antriebsgruppe 15. Dies ermöglicht, in die Atmosphäre der gereinigten Räumlichkeit gereinigte Luft auszustoßen.
Wie diese Figur 1 zeigt, kann eine prinzipielle Ausführung der Befestigungseinrichtungen der Teile aneinander gebildet werden durch Befestigungsflansche. Der Oberteil 10 besitzt zu diesem Zweck einen Befestigungsflansch 19, der aufliegt auf einem Befestigungsflansch 28 des Mittelteils 20. Die gleichen Elemente finden sich wieder als 29 und 38 für die Befestigung des Mittelteils 20 am Unterteil 30.
Da die Positionierung mit Hilfe eines Telemanipulators erfolgen muß, ist es vorzuziehen, Positionierungsstifte 14 vorzusehen, z.B. befestigt auf dem oberen Flansch 28 des Mittelteils 20, die eindringen können in die Löcher des unteren Flansches 19 des Oberteils 10.
Man sieht bei diesen Befestigungseinrichtungen ebenfalls Dichtringe 12 und 32 vor, zwischen den Befestigungsflanschen. Man sieht noch einen weiteren Dichtring 22 vor, angeordnet zwischen dem Fuß des Filter 26, der ein Flansch 25 ist, und dem Mittelteil 20.
Die entriegelbaren Befestigungseinrichtungen müssen für den Telemanipulator leicht zugänglich sein, nicht nur wenn sie festgeklemmt sind, sondern auch dann, wenn sie nicht im Betriebszustand sind, d.h. wenn sie nicht festgemacht sind auf den Befestigungsflanschen. Man sieht daher vorteilhafterweise unverlierbare Schraubenbolzen 11 vor, deren Öse 7 festgehalten wird durch einen Stift 9, verbunden mit einem der festzumachenden Teile. Auf diese Weise, selbst wenn die Mutter 13 des Schraubenbolzens 11 aufgeschraubt wird über eine Länge, die dem Schraubenbolzen ermöglicht, sich aus seinem Sitz 8 im anderen Befestigungsflansch 19 zu entfernen, bleibt dieser in der Nähe der Befestigungsstelle, nachdem er sich durch Schwerkraft um den Stift 9 gedreht hat.
In Figur 2 sieht man die in dem oberen Flansch 19 vorgesehenen Sitze 8 besser. Man sieht ebenfalls - leicht perspektivisch - die Muttern 13, die sich abstützen auf dem oberen Flansch 19. Dieser letztere hat zu diesem Zweck eine leicht geneigte Anlagefläche.
In dieser zweiten Figur 2 sieht man ebenfalls den Stutzen 21, der das Ende 1 des Ansaugrohrs trägt. Man stellt fest, daß es vorteilhaft ist, die angesaugte Atmosphäre seitlich versetzt in dem mittleren Teil 20 münden zu lassen in bezug auf die Mittelachse des Saugers. Dies erleichtert nämlich die vorläufige Aussortierung der großen Abfälle in bezug auf die Verunreinigungen, die durch das Hauptfilter 26 angesaugt werden müssen.
Die Reinigung der für die Wiederaufbereitung von abgebrannten Kernbrennstoffen bestimmten Zellen erfordert die Beachtung der Normen bezüglich der Kritizität der angesaugten Atmosphäre im Innern des Saugers. Es ist daher notwendig und vorgeschrieben, sich auf diese Normen zu beziehen, die spezifisch sind für jede behandelte Atmosphäre und ihrerseits selbst abhängen von den Komponenten der behandelten Abfälle.
Es ist insbesondere vorgesehen, bestrahlte Abfälle zu behandeln, die Plutonium enthalten. Es ist festzustellen, daß die zu diesem Zweck benutzten Volumen, die die angesaugte Atmosphäre abgrenzen, keine Kugelformen aufweisen dürfen, die die Kernkettenreaktionen begünstigen. Generell verwendet man zylindrische Formen für alle Hauptleitungen und -sektionen dieser verschiedenen Teile. Außerdem dürfen diese zylindrischen Sektionen keinen Durchmesser haben, der einen bestimmten Wert überschreitet, festgelegt in Abhängigkeit von den in den Abfällen und Staubpartikeln der angesaugten Atmosphäre enthaltenen Bestandteilen.
Ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Saugers ist in Figur 3 dargestellt. Er ist also in einer Zelle 60 installiert, in deren Innern ebenfalls ein Telemanipulator 50 installiert ist. Dessen Master-Teil 51 befindet sich außerhalb der Zelle 60. Der Slave-Teil 52 befindet sich innerhalb der Zelle 60. Ein Abschirmfenster 53 befindet sich in Augenhöhe in der Wand der Zelle 60 und ermöglicht somit einem Operator, den Telemanipulator 50 mittels des Master-Teils zu steuern.
Es ist einem Operator also möglich, mittels eines Telemanipulators 52 den Sauger zu "dirigieren" durch Verwendung der Zange 54 des Slave-Teils 52 zum Ergreifen des Ansaugkopfes 41. Dieser letztere ist selbstverständlich verbunden mit dem Ansaugrohr 42, seinerseits selbst am Sauger 40 befestigt, wie vorhergehend präzisiert.
Die Zange 54 des Telemanipulators hat ebenfalls Zugang zum Befestigungssystem zwischen den verschiedenen Teilen des Saugers 40, da diese vorzugsweise leicht geneigt vorgesehen sind.
Selbstverständlich ist eine elektrische Verbindung 56 ins Innere der Zelle 60 vorgesehen und verbunden mit einer Stromquelle 57.
Die zu reinigende Zelle 60 umfaßt vorzugsweise eine Schleusenkammer 58 zum vorübergehenden Lagern eines zu ersetzenden Elements 55 des Saugers 40, z.B. des Hauptfilters 26 oder des Antriebsblocks 15.
Die Zelle 60 wurde auf Stützen dargestellt, was unter Berücksichtigung der Höhe des Abschirmfensters 53 in bezug auf den Boden 59 suggerieren könnte, daß diese nicht sehr groß ist. Es ist jedoch vorgesehen, einen solchen Sauger für Zellen mit sehr großen Abmessungen zu verwenden.
Zum Zeitpunkt der Anmeldung sind schon zahlreiche Versuche mit sehr unterschiedlichen Materialien wie Sand, Erde, Spänen und Metallpulvern durchgeführt worden. Diese waren sehr zufriedenstellend.
Der Sauger kann also dank seiner "nicht-kritischen" Formen spaltbare Materialien ansaugen.
Hinzuzufügen ist, daß die Ausführung eines solchen Saugers aus nichtoxidierbarem Stahl vor chemischer Korrosion im Stickstoffmilieu schützt.
Da das Hauptfilter 26 aus nichtoxidierbarem Stahl ist, kann sein Inhalt zurückgewonnen werden durch Auflösung in Salpetersäure.
Der Sauger hält ebenfalls starke Strahlungsdosen aus.
Falls zahlreiche große Abfälle wie Schrauben oder Muttern sich im abgeschlossenen Bereich der zu reinigenden Zelle befinden, ermöglicht die fern-demontierbare Bauweise des erfindungsgemäßen Saugers den Behälter 31, in dem die großen Abfälle gesammelt werden, oft auszutauschen.

Claims

1. Industriell anwendbarer Sauger, eine Leitung definierend, die durchströmt wird von der zu reinigenden Atmosphäre, nacheinander umfassend:

- ein Ansaugrohr (42);

- ein Hauptfilter (26), angeordnet quer zu der Leitung, um einen Teil der in der angesaugten Atmosphäre in Schwebe gehaltenen Teilchen zurückzuhalten; und

- eine Antriebseinheit (15), die einen Motor umfaßt und einen Rotor mit Blättern zum Ansaugen der Atmosphäre in die Leitung,

wobei die Antriebseinheit (15) untergebracht ist in dem ersten, sogenannten oberen Teil (10), demontierbar bezüglich des restlichen Saugers durch erste entriegelbare Befestigungseinrichtungen, um den Sauger (40) variierbar zu machen und seine Wartung und Instandhaltung zu ermöglichen, und einen unteren Teil (30) umfassend, befestigt unter dem zentralen Teil (20) durch zweite entriegelbare Befestigungseinrichtungen

dadurch gekennzeichnet,

daß die Befestigungseinrichtungen entriegelbar sind durch einen Telemanipulator (50), der auch die Wartung und den Unterhalt des Saugers selbst gewährleistet, und dadurch, daß die ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen jeweils umfassen:

- drei unverlierbare Schraubenbolzen (11), befestigt an einem der beiden Teile (10, 20, 30), die durch Annäherung bzw. Aneinandersetzung zusammenzubauen sind;

- einen Flansch (19, 28, 29, 38) an jedem der Enden der zu befestigenden Teile (10, 20, 30) mit einer Klemmfläche, die geneigt ist in bezug auf die Richtung der Aneinandersetzung der beiden zusammenzubauenden Teile (10, 20, 30).

2. Sauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zentralen Teil (20) umfaßt, in dem das Hauptfilter (26) sitzt, in dem das Ansaugrohr (42) mündet und an dem der obere Teil (10) befestigt ist.

3. Sauger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil (20) versehen ist mit einem Venturi (25) in der Leitung, stromabwärts vom Ansaugrohr (42) und stromaufwärts vom Hauptfilter (26).

4. Sauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in seinem unteren Teil einen Auffang (31) umfaßt, um die groben Abfälle aus der angesaugten Atmosphäre aufzunehmen, die durch Schwerkraft in diesen Auffang (31) fallen.

5. Sauger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestimmt zur Reinigung von Wiederaufbereitungszellen für abgebrannte Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptfilter (26) ein Filter des Typs ist wie die, die hergestellt werden durch die Firma "PORAL", aus nichtoxidierendem Stahl.

6. Sauger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das er ein zweites Filter (16) des Typs mit sehr hoher Effizienz umfaßt, angeordnet am Ausgang des Saugers (40).

7. Sauger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Sektionen der Leitung Abmessungen und Durchmesser haben, die die zulässigen Kritizitätsnormen für die in der angesaugten Atmosphäre enthaltenen Produkte beachten.

8. Sauger nach Anspruch 7, bestimmt zum Ansaugen einer Atmosphäre, die Abfälle enthält, die ihrerseits Plutonium enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kritizitätsnormen die für das Plutionium zulässigen sind.